Сопло к горелке для сварки в среде защитного газа Советский патент 1991 года по МПК B23K9/16 

со

с

Изобретение относится к устройствам для сварки в среде защитных газов металлических конструкций на открытых площадках при значительных скоростях перемещения окружающего воздуха и может быть использовано в отраслях промышленности, где производится монтаж металлических конструкций на открытом воздухе. Цель изобретения - повышение устойчивости защитной струи к сносящим воздушным потокам при сварке на ветру и сокращение расхода защитного газа. Сопло в горелке выполнено с нескольскими продольными пластинами, установленными в его проточной части радиально под одинаковыми углами одна по отношению к другой. Длина выступающих за срез сопла частей пластин составляет 0,3 - 0,75 диаметра выходного отверстия сопла. Такая конструкция обеспечивает максимальное использование кинетической энергии струи инертного газа для защиты от ветра. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для сварки в среде защитных газов металлических конструкций на открытых площадках при значительных скоростях перемещения окружающего воздуха и может быть использовано в отраслях промышленности, где производится монтаж металлических конструкций на открытом воздухе.

Цель изобретения - повышение устойчивости защитной струи к сносящим воздушным потокам при сварке на ветру и сокращение расхода защитного газа.

На фиг. 1 показана сварочная горелка, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график зависимости устойчивости струи по отношению к сносящему потоку от расхода защитного газа при сварке с соплом, имеющим четыре, шесть, восемь пластин, и с соплом без пластин.

Горелка содержит корпус 1, на котором закреплено сопло 2. в котором установлена мелкоячеистая металлическая сетка 3, предназначенная для гашения турбулентности истечения защитного газа перед входом в сопло 2. В выходном канале сопла рэдиаль- но установлено шесть пластин 4. Позицией 5 обозначен неплавящийся электрод. Пластины 4 установлены равномерно по окружности. Электрод 5 выполнен цилиндрическим, переходящим в заостренный рабочий торец. Стабилизирующие пластины 4 имеют вид прямоугольников, которые одной из своих длинных сторон прикреплены к внутренней поверхности сопла. Верхние кромки пластин выполнены с заточкой для уменьшения возмущающего действия на струйный поток. Между поверхностью электрода 5 и прилегающими к

О

о о о ел

00

электроду кромками пластин 4 имеются небольшие зазоры величиной 1-2 мм.

Длина h выступающих частей пластины составляет 0.3-0,75 диаметра выходного отверстия сопла. Если длина h выступающей части пластины меньше 0,3 диаметра выходного отверстия сопла, то стабилизирующее действие пластин резко уменьшается, струя (при воздействии сносящего потока воздуха) резко отклоняется так же, как и при их отсутствии. При h 0,75 диаметра выходного отверстия сопла нижние кромки пластин попадают в зону воздействия электрической дуги, что может привести к повреждению пластин.

Нижние кромки пластин могут быть выполнены со скосами. Эти скосы необходимы для предотвращения попадания наружных углов пластин в сварочную ванну в случаях сварки наклонной горелкой, углы скоса составляют 10 - 45°. Угли скоса более 45° понижают эффективность стабилизирующего действия пластин 4.

Горелка работает следующим образом.

При сварке горелку устанавливают над местом сварки Струя инертного газа, вытекающая из сопла 2, в котором установлены пластины 4, вытесняя воздух из области где происходит сзарка, предохраняет металл от окисления. Дла обеспечения хорошего качества сварки концентрация кислорода над местом расплава не должна превышать доли процентрз, поэтому защита осуществляется начальным участком струи, где имеется ядро 100%-ной концентрации защитного газа - защищающее ядро струи. На внешней границе ядра существует пограничный слой, который содержит смесь защищающего газа с окружающим струю воздуха У сопел, выполненных в виде конфузора с большим поджатием потока, пограничный слои у среза сопла сравнительно тонок, а ядро струи имеет большой диаметр. Соответственно диаметры ядра и защищенной области на поверхности металла больше в том случае, когда используется конфузор- ное сопло (в сравнении с цилиндрическим соплом). При сварке на вегру струя отклоняется порывами ветра, поэтому, чем больше диаметр защитною ядра, тем надежнее защита.

В потоке защитной струи, турбулизиро- ванной острыми кромками пластин 4 и протекающей в зазоре между пластинами 4 и поверхностью электрода 5, турбулентность снижается, вследствие чего размеры ядра струи не уменьшаются.

На фиг 2 представлены результаты исследования отклонения защитной струи сносящим потоком. При заданном значении С (концентрация инертного газа) на границе защищаемой области (например, ,95) самый большой расход газа потребляет сопло без пластин (кривая 6); меньший расход потребуется, если в сопле находятся 4 пластины (кривая 7); для сопла с восемью пластинами (кривая 8) требуется меньший расход в сравнении с соплом, имеющим четыре пластины; наконец, наименьший расход будет потреблять сопло с шестью пластинами (кривая 9). В отличие от сопла с четырьмя пластинами сопло с шестью пластинами обеспечивает устойчивость защитной струи при любом положении пластин относительно сносящего потока.

Сопло с оперением из шести пластин позволяет уменьшить расход защитного газа примерно на 40% при заданной скорости сносящего потока, а форма защитного пятна в этом случае не зависит от направления сносящего потока по отношению к расположению пластин, т. е. предложенная конструкция сопла позволяет максимально использовать кинетическую энергию струи инертного газа для защиты от ветра.

Формула изобретения

(риг. i

фиг1

Фиг. 3